Vad är mjukningspunkten i fysik?

När ett material som is smälter, ändras det från ett fast ämne till en vätska vid en enda temperatur känd som dess smältpunkt. Många material smälter inte när temperaturen stiger, utan istället blir mjukare utan att förvandlas till en vätska. För produktformulering och kvalitetskontroll kan en temperatur som kallas mjukningspunkten bestämmas för dessa icke-smältande material. Det finns olika tester för att bestämma dessa temperaturer som varierar beroende på material eller den avsedda användningen.

Ett relaterat värde är glasövergångstemperaturen, som kan bestämmas med liknande test. Material som inte smälter vid en temperatur kommer att innehålla det som kallas en kristallin struktur vid låga temperaturer. När temperaturen stiger kan molekylerna börja röra sig och bli mer som ett mjukt gummi eller flexibel plast snarare än ett styvt material. Detta är glasövergångstemperaturen, som nämns på grund av att glas byter från ett styvt ark till ett flexibelt plastliknande material vid dess övergångspunkt.

Asfalt som används för vägar och tak är ett material som blir mjukare med ökande temperatur. Tillverkare och tillverkare måste känna till temperaturerna där asfalt blir tillräckligt mjuk för att kunna användas i konstruktionen. Mjukningspunkttestet ger de temperaturer som krävs för kvalitetskontroll och arbetstemperaturer under konstruktionen.

Ett vicat mjukningspunkttest använder en nål som trycker ner på ett prov med en specifik vikt på nålen. Prover placeras i ett oljebad och värms långsamt med angivna hastigheter tills nålen trycker ner ett visst avstånd i testmaterialet. Mjukningspunkten är temperaturen där nålpenetrationen når det angivna avståndet.

En annan typ av mjukningstest är ring-och-bolltestet. En boll med en känd vikt placeras på ett prov som värms upp med en specificerad hastighet. Mjukningspunktstemperaturen uppnås när kulan har fördjupat ett specificerat avstånd i provet.

Vissa lim, kallade hetsmältor, värms upp i en leveranspistol till en punkt där de flyter och kan användas. Dessa produkter fungerar inte bra som vätskor, så uppvärmning utöver mjukningstemperaturen kan skapa en svagare limbindning. Formulatorerna använder mjukningspunkttest för att bestämma de optimala hanteringstemperaturerna.

Syntetiska eller konstgjorda polymerer kan ha ett bredare intervall av mjukningstemperaturer beroende på de olika molekylkedjorna som är tillgängliga för formulatorerna. En tvärbunden polymer kan ha en hög mjukningspunkt på grund av den styva strukturen som tillhandahålls av de tvärbundna kemiska bindningarna. Polymerer kan innehålla tillsatser som tillåter dem att flöda vid lägre temperaturer, vilket kan vara användbart för formsprutning eller vidhäftningsapplikationer.